直流輸電線路合成電場(chǎng)與帶電作業(yè)人員體表電場(chǎng)分析研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為滿足日益增長(zhǎng)的電能需求，建設(shè)具有輸電容量大、輸電距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)的特高壓直流輸電工程成為我國(guó)輸電工程的發(fā)展趨勢(shì)。但在特高壓直流輸電線路運(yùn)行和維護(hù)中，線路電暈效應(yīng)使周圍的電磁環(huán)境十分復(fù)雜，一方面影響了線路下方地面活動(dòng)人員的安全，另一方面也增加了帶電作業(yè)的難度，甚至威脅作業(yè)人員和生命安全與線路的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，深入研究特高壓直流輸電線路周圍的電場(chǎng)環(huán)境，評(píng)估帶電作業(yè)人員的體表電場(chǎng)，對(duì)特高壓直流輸電線路安全運(yùn)行和維護(hù)具有重

2、要意義。
　　本文基于特高壓直流輸電合成電場(chǎng)的控制方程，采用上流有限元法對(duì)特高壓直流輸電線路合成電場(chǎng)進(jìn)行了求解。同時(shí)，基于上述方法并結(jié)合實(shí)際帶電作業(yè)情況，建立簡(jiǎn)化的帶電作業(yè)工況模型，對(duì)不同位置處帶電作業(yè)人員體表的電場(chǎng)分布進(jìn)行了研究。主要工作如下：
　　首先，分析了特高壓直流輸電線路下離子流的形成機(jī)理，確定了求解合成電場(chǎng)的控制方程及其相應(yīng)的假設(shè)和定解條件；研究了上流有限元算法的原理與求解步驟，編寫了上流有限元法程序。
　

3、　其次，利用上流有限元法進(jìn)行了二維區(qū)域下的合成電場(chǎng)求解。具體為：選取關(guān)鍵參數(shù)，求解了同軸圓柱合成電場(chǎng)問(wèn)題，并通過(guò)與解析結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了算法的有效性；根據(jù)實(shí)際±800kV輸電線路情況，建立簡(jiǎn)化的二維輸電線路模型，計(jì)算了線路周圍的電位、電荷密度及合成電場(chǎng)，研究其在空間與地面的分布情況，并討論了線路在不同對(duì)地高度時(shí)，地面合成電場(chǎng)與離子流密度的變化規(guī)律。
　　再次，將二維上流有限元法推廣到三維對(duì)合成電場(chǎng)進(jìn)行求解。包括三方面：將二維上流有限元

4、法用推廣到三維空間，編寫三維上流有限元法程序；利用該方法求解同心導(dǎo)體球內(nèi)的合成電場(chǎng)問(wèn)題，并驗(yàn)證方法的正確性；根據(jù)實(shí)際±800kV直流輸電線路情況，建立線路的三維模型，利用三維上流有限元法求解線路周圍的合成電場(chǎng)，對(duì)不同平面的電場(chǎng)強(qiáng)度分布進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了三維與二維計(jì)算結(jié)果的比較。
　　最后，研究輸電線路周圍存在帶電作業(yè)人員時(shí)的人員體表電場(chǎng)分布。結(jié)合帶電作業(yè)的實(shí)際情況，建立簡(jiǎn)化的作業(yè)人員和桿塔模型，利用上流有限元法對(duì)±800kV直流